テラヘルツ光画像技術の開発とそれを用いた半導体低次元系における電子輸送現象の研究

太赫兹光学成像技术的发展及其低维半导体系统中电子输运现象的研究

• 批准号: 14740185
• 负责人: 河野 行雄
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740185/
• 关键词: テラヘルツ光; 走査型電位計; 量子ホール効果; 半導体低次系; 電子輸送現象; 静電ポテンシャル分布

今年度は、当初からの研究課題であるテラヘルツ光空間分解検出システムの構築・高性能化に加えて、昨年度新たに考案した量子ホール素子による走査型電位計の開発研究、さらにはその物性研究への応用を行った。具体的に得られた成果は、以下の2点に要約される。(1)ナノプローブ付のFET型量子ホール素子を用いて高分解能な電位分布計測を可能にした。(2)テラヘルツ光空間分解検出技術と走査型電位計を組み合わせることにより、ランダウ準位内/間の各々の画像観測に初めて成功した。(1)では、ナノサイズの先端径を持つ金属製プローブをFET型量子ホール素子の金属ゲート電極に装着するという新奇なシステムを作製することで、従来得られていた空間分解能(約10μm)を格段に上回るサブμmの分布計測が可能となった。(2)では、今回の研究により開発された2種類のシステムを組み合わせることで、発光分布と電位分布を同時測定する新たな走査型プローブ顕微鏡を開発した。さらに、この技術を量子ホール伝導体に適用することにより、電子のエネルギー散逸に関係する縦電圧発生の起源-1つのランダウ準位内の散乱、異なるランダウ準位間の散乱-のそれぞれの画像観測に初めて成功した。得られた結果からは、2つの分布が著しく異なっていることが明確に見出され、各々の散乱過程やその特徴的な長さスケールの違いが明らかになった。以上の成果は、走査型電位計についてはApplied Physics Letters誌の表紙に選ばれ、発光イメージングについてはPhysical Review B誌、さらにナノ科学/技術に関する主要な研究論文が選ばれるVirtual Journal of Nanoscale Science & Technology誌に掲載された。また、上記(1)の成果は、今年度7月に奈良で開催された国際会議(15th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems)において発表した。

This year and at the beginning of this year's research project, the optical space decomposition system has been used to improve the performance of high-performance equipment, and the new project of last year has been used in the study of quantum electronic potential and the study of physical properties. For specific results, the following two points will be discussed. (1) it is possible to calculate the potential distribution of FETs by using the calculation of high decomposition energy potential distribution. (2) the optical space decomposition technology is used in the optical space decomposition system, and the electronic potential meter unit is used to register the images within

项目成果

Y.Kawano, S.Komiyama: "Spatial distribution of non-equilibrium electrons in quantum Hall devices : Imaging via cyclotron emission"Physical Review B. 68. 085328-1-085328-5 (2003)

Y.Kawano, S.Komiyama：“量子霍尔器件中非平衡电子的空间分布：通过回旋加速器发射成像”物理评论 B. 68. 085328-1-085328-5 (2003)

Y.Kawano, T.Okamoto: "Scanning electrometer using the capacitive coupling in quantum Hall effect devices"Applied Physics Letters. 84. 1111-1113 (2004)

Y.Kawano、T.Okamoto：“在量子霍尔效应器件中使用电容耦合的扫描静电计”应用物理快报。